Pourquoi les quads sont-ils utilisés dans le cinéma et les triangles dans les jeux?

À l'école de cinéma, dans les classes de modélisation 3D, on m'a dit que lorsque nous modélisons quelque chose pour les films, nous maintenons une topologie de 4 polygones à bords. Tout polygone qui a plus ou moins 4 arêtes / sommets est considéré comme mauvais et doit être évité. Alors que si le même modèle est utilisé dans les jeux, il est triangulé.

Bien que je ne me spécialise pas dans la modélisation 3D, la question est toujours dans mon esprit. Pourquoi le polygone à 3 bords est-il utilisé dans les jeux? Rend-il plus vite? Alors pourquoi ne pas l'utiliser dans les rendus de films?

Pour la modélisation 3D, la raison habituelle de préférer les quads est que les algorithmes de surface de subdivision fonctionnent mieux avec eux: si votre maillage est subdivisé, les triangles peuvent causer des problèmes de courbure de la surface résultante. Pour un exemple, jetez un œil à ces deux cases:

Celui de gauche est composé de quads; celui de droite a la même forme générale, mais un coin est fait de triangles au lieu de quads.

Voyons maintenant ce qui se passe lorsque les cases sont subdivisées:

Différent, non? Notez la façon dont les boucles de bord ont changé, passant d'une position à peu près équidistante sur la boîte de gauche à une disposition plus compliquée, pincée et étirée sur la droite. Désactivons maintenant le filaire et voyons comment il s'allume.

Vous voyez le pincement bizarre dans le surlignage de la case de droite? Cela est causé par la subdivision désordonnée. Celui-ci en particulier est un cas assez bénin, mais vous pouvez obtenir des résultats beaucoup plus confus avec des maillages plus complexes avec des niveaux de subdivision plus élevés (comme ceux que vous utiliseriez habituellement dans un film).

Tout cela s'applique toujours lors de la création d'actifs de jeu, si vous envisagez de les subdiviser, mais la principale différence est que la subdivision se produit à l' avance - alors que vous êtes toujours en quadruple terrain - et que le résultat final subdivisé est transformé en triangles parce que c'est ce que parle le matériel graphique (car, comme mentionné dans les commentaires ci-dessus, cela facilite les calculs).

Comme @Noah Witherspoon correctement, dit que la subdivision en triangle ne fonctionne pas aussi bien que la subdivision en quad. Bien que, au début, les triangles ne pouvaient pas du tout être subdivisés. Cependant, il n'explique pas vraiment pourquoi c'est le cas. Ce sont des informations utiles qui expliquent pourquoi les quads sont préférés et comment les utiliser.

Tout d'abord, observez qu'un triangle se subdivise en 3 quadruples dans de nombreux schémas. Puisque vous avez maintenant un maillage tout quad, garder clairement la subdivision tout quad n'est pas en soi une exigence. Il doit y avoir une raison plus profonde que d'être simplement à quatre côtés.

Image 1 : Vous pouvez subdiviser un triangle en 3 quadrangles

La raison réside dans ce que l'on appelle les boucles de bord. La personne qui fait la modélisation doit prévoir comment la subdivision se produit, car la subdivision sera la forme finale. Malheureusement, les humains ne sont vraiment bons qu'à déchiffrer la forme de l'objet le long des bords de vos bords primitifs. En formulant la forme en longues boucles multi-bords continues nous aide à prédire la forme après la subdivision et surtout après la déformation par les os, etc.

Un triangle a une mauvaise façon de terminer la boucle, donc nous ne comprenons pas ce qui se passe avec la forme à l'intérieur et à l'extérieur de cette forme. Le maillage subdivisé a donc tendance à se comporter de manière incontrôlable, provoquant des bosses indésirables. Remarque : Il est possible de subdiviser les triangles de manière à ce que cela ne se produise pas, ils sont simplement plus difficiles à travailler et travailler avec des quads était bien connu à ce moment-là.

Maintenant, ce n'est pas vraiment la raison d'origine, mais cela s'est produit de manière détournée. La raison d'origine de ce que les correctifs géométriques qu'ils utilisaient comme primitives paramétriques sont de forme carrée. Comme l'extension d'une ligne dans une surface prend naturellement une forme carrée si vous extrudez. Le fait d'avoir un triangle fait dégénérer une arête et a une singularité. Mais cela est très lié à la raison de la subdivision, car il peut être démontré qu'une surface de subdivision n'est qu'un cas général d'un patch spline.

Image 2 : Les surfaces paramétriques d'origine étaient des extensions de courbes, pas des maillages arbitraires et ces formes ont naturellement tendance à être carrées.

Une chose que je vois que la plupart des gens oublient est dans la réalisation de films, c'est surtout la qualité et non la vitesse. C'est parce que la réalisation de films s'intéresse davantage au rendu hors ligne où, comme dans les jeux vidéo, tout est en temps réel, donc la performance / vitesse est beaucoup plus cruciale que la qualité.

Par conséquent, en ce qui concerne les jeux vidéo, les gens essaient de trouver la meilleure façon «d'approcher» ou de «simuler» l'apparence d'une chose réelle. En ce qui concerne les différents calculs et les triangles de vitesse sont beaucoup plus faciles que les polygones. Comme @ratchet freak mentionné car les 3 points sont coplanaires et cela simplifie les intersections et autres calculs. C'est l'une des principales raisons pour lesquelles les triangles sont utilisés dans les jeux vidéo.

Cependant, dans la réalisation de films, le rendu d'une image peut prendre des heures, voire des jours, la vitesse n'est donc pas vraiment un problème. Ce que Noah a dit est correct, je voulais aussi partager ce point de vue.